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1、安徽工程大学毕业设计（论文） - 1 - 引引 言言 二苯基丙烯酮，又叫查耳酮，是合成黄酮类化合物的重要中间体，其广泛的存在于自 然界中，在许多文献中都有过从天然产物中分离提取查尔酮的报道1。 它对植物抵抗疾病、寄生虫等起重要作用。其本身也有重要的药理作用。由于其分子结 构具有较大的柔性,能与不同的受体结合,因此具有广泛的生物活性2,3。 由于其显著的生 物药理活性及独特的可塑性结构,近年来引起了化学工作者的研究兴趣。如：Laliberte R.报道了查耳酮的抗蛲虫作用4；程桂芳，何克勤等在1996年报道了查尔酮的抗过敏性 作用5,表现了多种药理作用。DE VINCENZOR等在2000年发现
2、了类黄酮化合物中的查 尔酮,具有化学预防和抗肿瘤活性6-11。同时，它还可作为抗生素、抗疟疾的药物成分。 因此，查耳酮化合物在医药化学方面有广泛的用途。 具有 C=C-C=O 结构的查耳酮化合物，和两端的苯环形成一个大的键。当受到光 波的照射后，电子在一定方向上发生移动，产生超极化效应；此时的电子趋于离域， 往往表现出较大的非线性光学效应。因而，这一类的化合物在非线性光学材料方面具有 广泛的应用前景。同时，查耳酮化合物还可以作为聚合物的支链，在液晶领域也有广泛 的用途12,13。 除此之外查尔酮还是一种重要的有机合成中间体,可用于香料和药物等精细 化学品的合成14。 合成查尔酮的方法很多,经典
3、的合成方法是使用强碱如醇钠或者强酸在无水乙醇中 催化苯乙酮和苯甲醛的羟醛缩合,合成路线为: O CH3 R CHO H+orOH- O R Scheme 1 该反应体系对设备腐蚀较大,产物不易分离且污染严重，且副反应多,产率较低,产 率在10% 70% 15。 近年来也有报道采用金属有机化合物 、 NaOH 和1.2丁基2.3.2甲基六氟磷酸咪唑盐、 KF2Al2O3等作为碱性催化剂在溶液中合成查尔酮, 但催化剂制备较困难,价格比较昂贵, 反应时间较长,且产率不高。 随着各种催化剂的不断发现及对反应条件的大量探索,查尔 酮的合成方法已趋向于多样化。其代表性的合成方法有： 1.溶液合成1.溶液合
4、成 2007年董秋静等报道16：以苯甲醛和苯乙酮衍生物为原料,在氢氧化钠乙醇水溶液 中,室温下制备了一系列的查尔酮衍生物。方法简单,操作容易,后处理方便,收率在 60%90%之间,特别适合于羟基查尔酮的合成。合成路线为： COCH3 R1R2 CHO NaOH/CH3CH2OH 丙 丙 R1R2 O Scheme 2 2.微波合成2.微波合成 自从Gedye等171986年将微波辐射用于有机合成反应以来,微波技术在有机合成中 已得到了广泛的应用18,19。 彭志威：查尔酮及其迈克尔加成产物的合成与光谱学性质研究 - 2 - 2007年朱凤霞等20报道了用NaOH作催化剂、无水乙醇作溶剂,在微波
5、辐射条件下使 乙酰基二茂铁与芳醛发生缩合反应以制备9个二茂铁基查尔酮衍生物。反应时间只需0. 54 min,产率61% 84%之间,操作简便。 2006年徐洲21等报道了用2-羟基苯乙酮与取代苯甲醛在20%NaOH 水溶液中,在四 丁基溴化铵( TB2AB)存在下,微波辐射37min,合成了13种羟基查尔酮及其衍生物,收率 良好,在57%85%之间。反应路线为： O NO2 CHO R KF-Al2O3 丙 丙 O NO2 R Scheme 4 2007年刘兴利22等报道了以硝基苯乙酮和取代苯甲醛为原料,在微波辐射无溶剂条 件下,以理想的产率得到9个查尔酮。操作简单、反应速度快、产率高,是一种
6、合成查尔 酮的好方法。合成路线为： O CHO R 20%NaOH/TBTA 丙 丙 3-7min O R OHOH Scheme 5 微波干法与一般溶剂反应方法比较具有的优势是:(1)不受溶剂活性因素的影响,可 有效减少副反应;(2)不受溶剂沸点、 挥发性等因素影响,反应可在较宽的温度范围内进行 ； (3)反应速度增大13374114倍,大大地缩短了反应时间；(4) 目标物的产率得到较大的 提高。 微波干法反应的产率在90%98%之间,而一般溶剂反应的产率在57%82%之间。 因此微波干反应法是合成查尔酮的一种对环境友好、简便、高效、实用的好方法。 3.相转移催化剂合成3.相转移催化剂合成
7、2006年蒋新宇23等报道了以聚乙二醇(PEG)为相转移催化剂进行了苯甲醛与苯乙酮 的克莱森施密特缩合反应,在较优化的合成条件下,查耳酮产率可达80%。 4.绿色合成4.绿色合成 2006年段宏昌24等报道了以苯甲醛衍生物和苯乙酮为原料,弱碱碳酸钾为催化剂,用 十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作相转移催化剂,以水作溶剂于回流条件下反应6h,产 率高达90%。工艺具有反应条件温和、化学选择性强、不用惰性气体保护、产物易分离、 合成方法简单等优点。合成路线为： OCHO R 丙 丙 丙 丙 丙丙 丙 O R H2O Scheme 6 2006年吴浩25等报道了以离子液体1, 3-二丁基-2-甲基
8、四氟硼酸咪唑盐( dbmim BF 4)为反应溶剂,以水滑石作催化剂的绿色无污染合成查尔酮的新方法。查尔酮产率可以 达到98. 5%。反应体系易于产物分离,离子液体和水滑石可以循环使用, 具有高效、环境 友好的特点,可实现绿色无污染合成。合成路线为: 安徽工程大学毕业设计（论文） - 3 - OCHO 丙 丙 丙 dbmimBF4 343K O Scheme 7 5.室温下合成5.室温下合成 2008年党珊26等报道了以未保护羟基的取代邻羟基查尔酮(1a1e)和取代苯甲醛 (2f, 2 j, 2 l, 2p, 2 t)为原料,在稀NaOH /乙醇溶液中,室温反应,合成了23种2- 羟基查尔 酮
9、(3a3w,其中3d3w为新化合物) ,收率48%90%。合成路线为： OCHO NaOH/EtOH O OH R2 R1 OH R1 R2 Scheme 8 此外, 2007年杨金会27等报道了以2, 4, 6 - 三羟基苯乙酮和对羟基苯甲醛为起始原 料,经选择性的甲基化,甲氧甲基化,羟醛缩合,还原,脱保护等反应首次完成了2, 4 - 二 羟基- 4, 6- 二甲氧基2二氢查尔酮的全合成,总收率40%。目标产物具有抗氧化性。 6.采用酰基化、Fries重排和醇醛缩合反应合成方法6.采用酰基化、Fries重排和醇醛缩合反应合成方法 2008年石秀梅28等报道了利用间苯二酚作为起始原料,通过酰基
10、化、Fries重排、醇 醛缩合反应合成中间体3, 5 - 二羟基查尔酮,收率达80%。 方法具有反应时间短操作简便、 收率较好等优点。合成路线为： OH OH (CH3CO)2O H3PO4 OCOCH3 OCOCH3 NO2 AlCl3 OH OHCOCH3 CHO OH OH O OH- Scheme 9 7.其他合成方法7.其他合成方法 2006年廖头根29等报道了以3, 5 - 二羟基苯甲酸为原料,分别经酯化、 甲氧甲基保护 或甲基化、酰肼化、氧化、醛酮缩合、脱保护基、O-基化或O-异戊烯基化等步骤,以5. 6%46%的总收率合成了8个未见文献报道的查尔酮类化合物。 早在1955年就有
11、关于氮杂查尔酮合成的研究30.C.Marvel，L.E.ColemanandG.RScotc 等人在研究氮杂查尔酮的合成中发现:苯乙酮与2-吡啶甲醛按照K.Chadwell在文献中所 报道的制备亚节基乙酞苯的方法31没有制得氮杂查尔酮1，而分离得到了产物2和3。当 溶剂中以乙醇为主时，以麦克尔加成型产物为主;当溶剂中不含乙醇时，只得到了3。 N O N H C H2 C C O 2 N OHO 123 综上所述,对查尔酮类化合物合成方法的研究,人们已经开展了较为深入系统的工 作。 随着越来越多查尔酮化合物的发现,化学工作者的合成工作也越来越重,继续深入研 究其构效关系,寻求简便易行的绿色合成方
12、法,开发生理活性好、 应用前景好的该类化合 物将是今后的研究方向32。 彭志威：查尔酮及其迈克尔加成产物的合成与光谱学性质研究 - 4 - 迈克尔加成反应33是指含活泼亚甲基的化合物与 ，-不饱和羰基化合物或 ,- 不饱和羰酸酯、,-不饱和腈在碱性催化剂作用下的共轭加成反应，它是一类重要的形 成 C-C 键的有机反应。迈克尔加成在有机合成中有着广泛的应用，传统上通常采用强碱 作为催化剂，一般需要控制好反应条件，如果碱的用量过大，反应温度较高、反应时间 较长，很容易产生供体的自缩合等副产物。 迈克尔加成的机理33： 在有机化学中,碳负离子与 ,-不饱和共轭体系(醛、酮、酯、 腈和硝基化合物等)进
13、行的共轭迈克尔加成。通常把能够形成亲核性碳负离子的化合物 叫做给予体,而把亲电的 ,-不饱和共轭体系称为接受体。一般用以下通式表示: CCyHR B-(丙 ) -HB RCC H y (丙 丙 丙 )丙 丙 丙 丙 丙 其中,y 代表能和 C=C 共轭的吸电子基团,如-CHO,-COR,-COOR,-CN 和-NO2 等;HR 代 表含有活泼氢的化合物,是给予体,包括 Lewies 质子酸,含 -H 的醛、酮或酯以及 1,3 位 置上带有吸电子基团的物质(主要指后者),如： 丙 丙-丙 丙 丙 丙 丙 丙 丙丙 丙 丙 丙 丙 丙 丙 丙 丙 丙 COR COR COOR COR COOR C
14、OOR COOR NO2 COOR CN 由于-COR,-COOR,-CN 和-NO2 的强吸电子性,致使活性亚甲基-CH2-中的碳原子 上的电子云密度较低,它们在碱的作用下,都容易失去质子而形成比较稳定的碳负离子 作为亲核试剂发生化学反应。在迈克尔加成反应中,常用的碱有氢氧化钠(钾)、乙醇钠、 叔丁醇钾、氨基钠等强碱和三乙胺、六氢吡啶等弱碱。 2003 年 Shimizu,K.I 等尝试采用 Lewis 酸做催化剂，效果也不是很理想。文献中有关 迈克尔加成反应的催化剂报道很多，主要有 Al2O3、K2CO3、铑配合物、钌配合物、粘 土负载溴化镍等，但是许多反应存在产率低，反应时间长等缺点。
15、近年来，离子液体作为环境友好的溶剂和催化剂体系，其研究开发利用已越来越 受到世界各国催化界和石化行业界的密切关注，离子液体与传统溶剂相比，具有一系列 特性，如低蒸汽压、宽液态温区、与反应物具有良好的相溶性、操作处理方便、可循环 使用、分子具有可设计性、酸碱催化和相转移催化等特性。在许多的有机反应中，特别 是在催化反应当中，离子液体催化体系都表现出了很高的活性和选择性。在催化和有机 合成领域中，离子液体酸催化一直扮演着极为重要的角色,而且碱性离子的催化应用也 开始有了一定的研究。 基于上述 ： 本文主要通过尝试在不同温度（如 20、40、60、80、100） 、不同溶剂（如 水、乙醇等） 、不同
16、碱（如 Na2CO3、K2CO3、三乙胺等）及相转移催化剂（PTC）条件下 查尔酮的反应时间与转化率的关系，摸索出一种最佳的系列查尔酮的水相合成反应条 件。 同时用所得到的查尔酮与丙二酸二乙酯、氰乙酸乙酯、 丙二氰在 20、 40、 60、 80、 100 时水相中用不同碱（如 Na2CO3、K2CO3、三乙胺等）及相转移催化剂（PTC）进行一系 列不同的迈克尔加成，通过对比其反应时间与转化率曲线，得到最优的水相迈克尔加成 条件。分离出的各产物通过测定熔点、红外和紫外光谱加以表征；进一步考察取代基的 电子效应以及光谱学性质上的规律。 安徽工程大学毕业设计（论文） - 5 - 第第 1 章章 查尔酮及氮杂查尔酮的合成查尔酮及氮杂查尔酮的合成 1.1 实验部分 1.1.1 实验药品 苯乙酮分析纯国药集团化学试剂有限公司 吡啶酮分析纯国药集团化学试剂有限公司 苯甲醛分析纯国药集团化学试剂有限公司
